Hoja de ejercicios de Máquinas térmicas y frigoríficas con soluciones

Un frigorífico extrae calor de su espacio frío a razón de 3,52 kW mientras su compresor consume 0,8 kW de potencia. Halla el calor Q̇_H que cede por unidad de tiempo a la cocina.

Una máquina térmica absorbe 2400 kJ de calor de un foco caliente y cede 1680 kJ a un foco frío en cada ciclo. Halla su rendimiento térmico η.

Un frigorífico reversible mantiene una cámara fría a -10 °C extrayendo 4 kW de calor, y cede calor al ambiente a 25 °C. Halla el calor Q̇_H que cede por unidad de tiempo.

Una máquina térmica recibe calor de un foco a 450 °C y cede calor al ambiente a 20 °C. Su rendimiento térmico real es del 36 %. Halla su rendimiento exergético (de segundo principio) η_II, el cociente entre el rendimiento real y el de Carnot.

Una bomba de calor aporta 7,5 kW de calor a un sistema de calefacción a 45 °C, tomando calor de un foco a 10 °C. Su COP real es el 55 % del COP de Carnot entre estas temperaturas. Halla la potencia eléctrica Ẇ que consume.

Dos máquinas de Carnot trabajan en serie. La máquina A recibe calor de un foco a 1050 °C y cede calor a un foco intermedio a la temperatura T_m. La máquina B toma todo ese calor y cede calor a un foco a 20 °C. Ambas máquinas producen el mismo trabajo. Halla T_m en °C.